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导语

非电力行业(包括自备电站)的氮氧化物排放控制遭遇到了极大的困难,因为非电力行业的工业锅(窑)炉设备(例如:工业锅炉、玻璃陶瓷炉窑、水泥炉窑、钢铁冶金烧结炉、炼焦和石化系统的裂解设备等)烟气以及涉及硝酸生产和使用的工艺过程废气的排放温度处于120℃~300℃范围内,而目前电力行业使用的中温SCR脱硝催化剂的工作温度为300℃~400℃。因此,在非电力行业难以直接使用中温(300℃~400℃)SCR催化工艺对NOx排放进行控制。选择性非催化还原(SNCR)氮氧化物净化效率较低,难以满足严格的排放标准,因此,低温SCR是实现“大气污染防治行动计划”目标的主要工程技术。

01. 低温脱硝最新要闻
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02. 低温SCR脱硝技术的优、缺点
优点
低温脱硝催化剂的反应温度在120℃~300℃,可以应用在工业锅炉、水泥玻璃窑炉、冶金钢铁烧结炉、石化催化裂解炉和化工与酸洗设备等领域,可处理高浓淡度氮氧化物烟气(1500mg/Nm3以上),有广泛的应用前景;
布置在锅炉的尾部烟道,无需对锅炉本体做改动,低温脱硝的吸收塔体积小,安装简便,占地面积小。因此,脱硝装置总体成本可大幅度下降;
由于其位于除尘装置之后,因此烟气具有低温、低尘(或低硫)的特性,解决了催化剂的堵塞、磨损等问题,维护成本降低,使用寿命提高;
减轻飞灰中的K、Na、Ca、As等微量元素对催化剂的污染或中毒,若在脱硫之后还可缓解SO2引起的催化剂失活等问题;
缺点
受二氧化硫的影响较为明显,在低温下二氧化硫与水、氨气容易形成粘稠的铵盐,附着在催化剂上,造成催化剂的中毒失活。影响催化剂性能;
低温脱硝的催化剂对灰尘和含硫量有较严格的要求,针对燃煤锅炉,其吸收塔只能布置在脱硫后,需要对烟气进行再热,增加了能量消耗和设备投资;
目前应用工程案例较少,应用工艺需继续开发完善;
03. 低温SCR脱硝技术和中温SCR脱硝技术对比
低灰、低硫
高灰、高硫
120℃~300℃
300℃~400℃
设备少、占地小和便于现场设计的特点,
既适用于新旧设备烟气治理(安装位置可选择性强)
只能用到新建设备,而旧设备由于场地
狭小和热量恒算等问题,难以安装SCR反应器
  • 气温度越低,气体体积越小,催化剂用量只是高温催化剂用量的70%
  • 反应器整体体积减小,散热面积减小,热损小
  • 系统结构集成度高,适用于目前在用炉窑,避免整体结构改造,无需额外场地
  • 进入低温SCR反应器的烟气无需经过预热,减少了能量消耗和设备投资,以山东药玻为例,中温SCR脱硝投资1000万元以上;而采用低 温SCR脱硝,只需要投资700万元,一次性投资节省30%以上
  • 工业炉窑用户资金比较紧张,而用于电站锅炉的SCR工艺不是我国具有的自主知识产权的技术,其催化剂需要进口,价格昂贵
  • 反应器体积大,烟气温度高,散热量惊人,经实际测试,进出口温度差为10-20℃,直接降低后端空预器效率,能耗最少增加2%
  • 工程承包商为了迎合用户的要求,可能会采取降低催化用量,以牺牲SCR催化剂寿命或活性为代价,达到降低工程资金的目的,这样会损害用户利益
3-5年更换一次,运行成本低
(安装在除尘和脱硫之后,催化剂寿命延长)
2-3年更换一次,运行成本高
可全部实现原材料国产化
主要生产原料需要进口
不易引起下游设备堵塞,维修维护非常便捷
容易腐蚀、结垢、黏附,不易维修
04. 国内低温SCR脱硝优秀企业推荐
05. 低温SCR脱硝技术市场涉及的九大领域
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  • 焦化行业烟气脱硝

    从2015年1月1日起,《炼焦化学工业污染物排放标准》排放标准正式开始执行。根据炼焦环保新标准,烟气中的氮氧化物排放要达到500毫克/标准立方米,重点地区要达到150毫克/标准立方米,但目前多数焦化企业为1800毫克/标准立方米。截至2014年年底,全国焦化行业2000多台焦炉真正能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》第二时段标准(二氧化硫50毫克/立方米、烟尘30毫克/立方米、氮氧化物500毫克/立方米)的不足一成。

    我国规模以上焦炭生产企业有700多家,2000多条焦化生产线。焦化行业烟气脱硝市场已经逐步释放,按每条焦化生产线烟气脱硝治理投资需1500-3000万元来计算,市场容量大约在300-600亿元。

  • 水泥行业烟气脱硝

    在水泥生产过程中每年排放氮氧化物约200万吨,约占全国氮氧化物工业排放量的15%左右,是继电力、汽车尾气之后第三大氮氧化物排放源。随着国家对大气污染治理力度加大,水泥行业排放标准也进一步收紧。北京作为全国空气污染治理重点城市已先行一步,2016年1月1日起执行水泥制造企业氮氧化物排放不得高于200mg/m3的新标准。

    对水泥制造企业来说,脱硝工艺路线要全新升级,由SNCR(选择性非催化还原)全面转向SCR(选择性催化还原技术)。我国2500t/d以上的生产线普遍加装余热锅炉,其排烟温度在150℃左右,低温脱硝成首选工艺。按每条水泥生产线烟气脱硝治理投资1000万元以上计算,市场容量超过230亿元。

  • 玻璃行业烟气脱硝

    截止2014年底,我国现有浮法玻璃生产线300多条,小型玻璃生产线8000多条。目前,大部分浮法玻璃生产线加装余热锅炉,其排烟温度在150℃左右,故低温脱硝成首选工艺;大部分日用玻璃生产线烟气量偏小,考虑到余热回收的不经济性,故一般不加装余热锅炉,排烟温度大概在240℃左右,也在低温催化剂适用温度窗口内,故低温脱硝成首选工艺。

    按每条浮法玻璃生产线的烟气脱硝治理投资需1000万元来计算,目前大概有40%生产线采用了中温SCR脱硝技术,市场容量大约在20亿元左右;按每条小型玻璃生产线烟气脱硝治理投资需200万元计算,市场容量大约在160亿元,玻璃行业烟气脱硝市场容量在180亿元左右。

  • 工业锅炉烟气脱硝

    截至2012年底,我国工业锅炉总量达到60万台,其中在用工业锅炉中,燃煤锅炉的容量占比80%以上。为达到新标准所规定的排放限值,工业锅炉治理开启,大气治理景气周期将延续至“十三五”末,为了降低氮氧化物的排放,所以对保留下来的燃煤锅炉、燃气锅炉都需要进行脱硝改造。工业锅炉排烟温度在200℃左右,故低温脱硝成首选工艺。

    工业锅炉治理或将产生4000亿元以上的新型大气治理市场。其中,锅炉蒸发量小于35t/h的锅炉数量占总量的96%,而10 t/h以下的占比高达80%。按蒸发量1 t/h的锅炉烟气脱硝治理投资需10万元来计算,仅脱硝工程市场就达1000多亿元。

  • 垃圾焚烧炉烟气脱硝

    测目前国内只有极少数垃圾焚烧炉上了低温脱硝工程,布袋除尘器出口烟气温度一般在150℃左右,故低温脱硝成首选工艺。以2015年为时间节点,按每座垃圾焚烧发电厂平均拥有2-3条焚烧线,每条垃圾焚烧线的烟气低温SCR脱硝治理投资需600万元以上来算,市场容量超过50亿元;如果每个城市建设两个日处理能力1000吨的垃圾焚烧发电项目,目前全国有657个城市,则需建设1314座垃圾焚烧发电厂。

    以全国所有城市实行垃圾焚烧处理为时间节点,按每座垃圾焚烧发电厂平均拥有2-3条焚烧线,按每条垃圾焚烧线的烟气低温SCR脱硝治理投资需600万元以上来计算,市场容量超过200亿元。

  • 陶瓷窑炉烟气脱硝

    从2010年10月1日起,《陶瓷工业污染物排放标准》排放标准正式执行。根据陶瓷环保标准,水煤浆、油气陶瓷窑炉烟气中的氮氧化物排放要达到450、300毫克/标准立方米。目前陶瓷行业的脱硝收到大部分陶瓷企业的联合抵制,市场一直没有释放出来。

    截止到2014年,中国建筑陶瓷企业主要分布在华南的广东佛山、福建晋江、华东上海周边、山东中部,以及近几年才兴起的东北沈阳、华南的江西中西部、河北等地,几大陶瓷产区各类投产和在建陶瓷生产线超过3000条。国内陶瓷窑排烟温度一般在200-300℃,故低温脱硝成首选工艺。按每条陶瓷窑炉生产线的烟气脱硝治理投资需200万元计算,市场容量超过60亿元。

  • 钢铁冶金烧结烟气脱硝

    从2015年1月1日起,《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB 28662-2012)排放标准正式开始执行。根据环保新标准,烟气中的氮氧化物排放要达到300毫克/标准立方米。

    据中钢协2014年数据统计,全国仍有约12万m2烧结机的生产线。截止到目前为止,只有少数的生产线上了烟气脱硝设施,比如山西太原钢铁厂和宝钢湛江钢铁有限公司一期烧结机烟气净化设施采用的是日本新日铁的活性炭脱硫脱硝技术。一般烧结机生产线普遍加装余热锅炉,其排烟温度在200℃以下,故低温脱硝成首选工艺。初步保守估计,按每平方米的烧结机烟气脱硝治理投资需20-30万元来计算,钢铁行业脱硝市场容量投资需求为240-360亿元左右。

  • 炼油企业催化裂化烟气脱硝

    新建石油炼制企业催化裂化装置和现有石油炼制企业催化裂化装置都应分别于2014年7月1日和2017年7月1日起执行《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015),烟气中的氮氧化物排放要达到300毫克/标准立方米,重点地区要达到100毫克/标准立方米。目前,国内石油石化催化裂化市场主要被Belco公司的EDV+LoTOx (低温氧化)技术所垄断。

    我国炼油行业目前有约50家炼油厂近百套催化裂化装置,再生烟道气多数企业都直接排放。但新排放标准颁布后,多数企业须新增脱硝设施。催化裂化装置排烟温度在300℃以内,故低温脱硝成首选工艺。按每条脱硝催化裂化投资需1500万元估算,市场容量超过15亿元。

  • 化工行业烟气脱硝

    我国有数以万计的化工企业,工艺工程中产生的废气中含有氮氧化物。比如硝酸酸洗、草酸生产等,排烟温度在200℃左右,故低温脱硝成首选工艺。因为没有确切数据,整个化工行业低温脱硝市场容量暂时无法估计。